generatori di segnali con porte logiche - corsi di laurea...
TRANSCRIPT
Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo E - 7 n. 1 - 14/11/97
ELETTRONICA II
Prof. Dante Del Corso - Politecnico di Torino
Parte E: Circuiti misti analogici e digitali
Lezione n. 23 - E - 5:
Oscillatori a quarzoAstabili e multivibratori
Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo E - 7 n. 2 - 14/11/97
Circuiti misti analogici e digitali 5
• Monostabili rigenerativi
• Multivibratori
• Generatore di onda quadra con porte logiche
• Formatori di funzione
• Oscillatori a quarzo
• Segnale di clock sincronizzato
Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo E - 7 n. 3 - 14/11/97
Monostabili derivativi
t
VT
VO
VOVI
τ = R C
VT = VH e
T = τ loge (VH/VT)
-T/τ
T
R
C
Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo E - 7 n. 4 - 14/11/97
Risposta a onda quadra
τ
R
C
VO
t
VIVH
0
Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo E - 7 n. 5 - 14/11/97
Comando breve
t
VT
VO
VOVI
Se il segnale di comandoha durata T’ inferiore a T,l’impulso di uscita hadurata T’
T’ < T
R
C
Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo E - 7 n. 6 - 14/11/97
Monostabile rigenerativo
R
Ct
VOVIV’I
L’impulso di ingresso viene “allungato” dallareazione attraverso laporta OR
Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo E - 7 n. 7 - 14/11/97
Monostabili commerciali
• La famiglia 54/74 comprende alcunimonostabili integrati
• Ingressi diretti e invertenti, a trigger
• Durata dell’impulso determinata daun gruppo RC esterno
• Uscita diritta e negata
Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo E - 7 n. 8 - 14/11/97
Generatori astabili
• Bistabili: Flip-Flop
• Monostabili: integrativi, derivativi, rigenerativi, ....
• Astabili: generatori di segnaleMonostabili in cascataGeneratori con porta a triggerAltri circuiti
Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo E - 7 n. 9 - 14/11/97
Monostabili in cascata
A
B
T1
T2
T1 T2
A B
Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo E - 7 n. 10 - 14/11/97
Altri tipi di multivibratori astabili
• Qualunque tipo di generatore visto inprecedenza
• Oscillatori ad anello di inverter
• Generatore con porte in linearità
Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo E - 7 n. 11 - 14/11/97
Circuiti misti analogici e digitali 5
• Monostabili rigenerativi
• Multivibratori
• Generatore di onda quadra con porte logiche
• Formatori di funzione
• Oscillatori a quarzo
• Segnale di clock sincronizzato
Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo E - 7 n. 12 - 14/11/97
Generatori con porte logiche
• Il generatore di onde quadre già visto conA.O. puó essere realizzato mediante porteinvertenti con ingresso a Schmitt trigger(con isteresi)
_
C
R
Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo E - 7 n. 13 - 14/11/97
Generatore con porta a trigger
• La resistenza R e’ percorsa da IIH e IIL, piu’ lacorrente di carica e scarica del condensatore
• La resistenza va scelta in modo tale che lacaduta ai suoi capi sia inferiore ai margini dirumore
• Per porte CMOS, con soglie a circa 1/3 e 2/3della tensione di alimentazione, il periodovale approssimativamente ~ 1,4 τ = 1,4 R C
Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo E - 7 n. 14 - 14/11/97
Varianti al circuito base
• E’ possibile ottenere variazione di frequenzae duty cycle con le stesse tecniche viste peril circuito con comparatore
• Una porta con uscita OC permette direalizzare semplici generatori di impulsicontrollati in corrente
Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo E - 7 n. 15 - 14/11/97
Generatore controllato in corrente
C
IC
VO
VO
L’uscita OC puó soloscaricare il condensatore
Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo E - 7 n. 16 - 14/11/97
Onda quadra a duty cycle 50%
• La simmetria dei parametri e dei componentinon garantisce una perfetta simmetriadell’onda quadra.
• Un’onda quadra perfettamente simmetrica sipuò ricavare da un segnale impulsivo con undivisore modulo 2.
Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo E - 7 n. 17 - 14/11/97
Circuiti misti analogici e digitali 5
• Monostabili rigenerativi
• Multivibratori
• Generatore di onda quadra con porte logiche
• Formatori di funzione
• Oscillatori a quarzo
• Segnale di clock sincronizzato
Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo E - 7 n. 18 - 14/11/97
Oscillatori sinusoidali
• Ad anello chiuso: Con Amplificatori Operazionali
(Corso di Elettronica I, lez. 35)Con transistori (LC, a quarzo)
(Millmann, Cap. 15.4 e 15.5)
• Ad anello aperto:Formatori di funzioneSintesi di forma d’onda (conv. D/A)
(Prossime lezioni)
Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo E - 7 n. 19 - 14/11/97
Formatori di funzione
• Dal segnale triangolare è possibile ottenere unsegnale sinusoidale, tramite un amplificatorecon funzione di trasferimento non-lineare
I
O
OI
Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo E - 7 n. 20 - 14/11/97
Funzione di trasferimento
VI
VO
Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo E - 7 n. 21 - 14/11/97
Circuiti formatori di sinusoide
• Amplificatori con elementi non-lineari(diodi) nella rete di reazione
approssimazione continua (legge esponenziale, legge quadratica,...)
approssimazione a tratti
Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo E - 7 n. 22 - 14/11/97
Esempio: caratteristica I/V di diodo
I
VV
I
Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo E - 7 n. 23 - 14/11/97
Circuito logaritmico con AO
-
+
VI VU
R
VI VU
Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo E - 7 n. 24 - 14/11/97
Circuiti misti analogici e digitali 5
• Monostabili rigenerativi
• Multivibratori
• Generatore di onda quadra con porte logiche
• Formatori di funzione
• Oscillatori a quarzo
• Segnale di clock sincronizzato
Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo E - 7 n. 25 - 14/11/97
Oscillatori sinusoidali
• Principio generale:
anello con reazione positiva;
elemento con caratteristiche (fase, modulo)fortementi dipendenti dalla frequenza:
Ponte RC Circuito risonante LC
Risuonatore elettromeccanico(Cristallo piezoelettrico, ...)
Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo E - 7 n. 26 - 14/11/97
Caratteristiche dei quarzi piezoelettrici
• Materiale che si deforma in presenza di uncampo elettrico, e genera tensione elettrica sesottoposto a sollecitazioni meccaniche
• Il rapporto tra energia consumata e restituita èmolto buono alla frequenza di risonanza
• L’impedenza elettrica varia bruscamente infunzione della frequenza
Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo E - 7 n. 27 - 14/11/97
Struttura di un quarzo
Z
ω
cristallo di quarzo
elettrodi metallici
Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo E - 7 n. 28 - 14/11/97
Oscillatori e generatori a quarzo
• Se inserito nell’anello di reazione di unoscillatore ne determina la frequenza dioscillazione con elevata precisione e stabilitá
• Oscillatori sinusoidali:con AOcon transistori
• Generatori onda quadraoscillatori con quarzo e porte logiche
Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo E - 7 n. 29 - 14/11/97
Oscillatori a quarzo con porte
Figura non disponibile:
riferirsi al libro di testo Millman.
Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo E - 7 n. 30 - 14/11/97
Circuiti misti analogici e digitali 5
• Monostabili rigenerativi
• Multivibratori
• Generatore di onda quadra con porte logiche
• Formatori di funzione
• Oscillatori a quarzo
• Segnale di clock sincronizzato
Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo E - 7 n. 31 - 14/11/97
Sincronizzazione di un oscillatore
• Segnali sincroni o sincronizzati:riferimento temporale comune
• Non sono ottenibili con oscillatori separati(precisione, stabilitá)
• Richiedono circuiti appositi:Anelli ad aggancio di fase (VCO, CCO)Divisori sincronizzati